JP5473561B2 - Glass-ceramic wiring board, glass-ceramic wiring board with built-in coil, and method for manufacturing glass-ceramic wiring board - Google Patents

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Description

本発明は、フェライト層と絶縁層とが積層されて表面および内部に配線導体が形成されてなるガラスセラミック配線基板、およびフェライト層にコイルが内蔵され、絶縁層に配線導体が形成されたコイル内蔵ガラスセラミック配線基板、ならびにガラスセラミック配線基板の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a glass ceramic wiring board in which a ferrite layer and an insulating layer are laminated to form a wiring conductor on the surface and inside, and a coil having a built-in coil in the ferrite layer and a wiring conductor formed in the insulating layer The present invention relates to a glass ceramic wiring board and a method for manufacturing a glass ceramic wiring board.

従来から、携帯電話機をはじめとする移動体通信機器等の電子機器には多数の電子装置が組み込まれており、電子機器の小型化が急激に進んでいるのに伴って、各種電子装置も小型化や薄型化ならびに高密度化が要求されている。例えば、LCフィルタは、従来は比較的大型のチップコイルやチップコンデンサを基板に搭載することによって形成されていたが、近年では、セラミック基板の内部に高透磁率を有するフェライト層を形成し、このフェライト層にコイル導体を埋設することによって形成することが提案されている(例えば、特許文献1,2を参照。)。   Conventionally, a large number of electronic devices have been incorporated in electronic devices such as mobile communication devices such as mobile phones, and various electronic devices have become smaller as electronic devices have become increasingly smaller. There is a demand for downsizing, thinning and high density. For example, an LC filter is conventionally formed by mounting a relatively large chip coil or chip capacitor on a substrate, but in recent years, a ferrite layer having a high magnetic permeability is formed inside a ceramic substrate. It has been proposed to embed a coil conductor in a ferrite layer (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

このようなセラミック配線基板は、例えば、配線層が形成された一対の絶縁層と、この一対の絶縁層に挟まれて積層されるとともに内部にコイル導体が埋設されたフェライト層とによって構成されている。配線層やコイル導体には、抵抗による電気的なロスを抑えるために低抵抗のCuやAgなどの低抵抗金属を用いる必要があり、このような低抵抗金属は比較的低融点であることから、低温焼成が可能である絶縁層およびフェライト層として、それぞれガラスセラミックスおよびフェライトを用いて、これらを同時焼成することによってガラスセラミック基板が製造される。   Such a ceramic wiring board is constituted by, for example, a pair of insulating layers formed with a wiring layer and a ferrite layer sandwiched and laminated between the pair of insulating layers and having a coil conductor embedded therein. Yes. In order to suppress electrical loss due to resistance, it is necessary to use a low resistance metal such as Cu or Ag having low resistance, and such a low resistance metal has a relatively low melting point. A glass ceramic substrate is manufactured by simultaneously firing glass ceramic and ferrite as an insulating layer and a ferrite layer that can be fired at a low temperature, respectively.

また、近年の電子機器の小型化や高密度化に伴い、ガラスセラミック基板も小型化されてきており、このような小型のガラスセラミック基板上に電子部品を正確かつ高密度に実装することが必要となってきている。そして、上記のような小型のガラスセラミック基板の表面に金めっき層が被着された配線導体を形成したガラスセラミック配線基板が従来から用いられている。しかし、ガラスセラミック配線基板が白色であり、配線導体に被着された金めっき層が白色に近い色であるため、画像認識によって電子部品を実装する自動機を使用して配線導体を基準に半導体素子等の電子部品をガラスセラミック配線基板上に実装しようとしたときに、配線導体を正確に画像認識することが困難なので、電子部品の位置決めが困難であるという問題があった。また、半導体素子等の電子部品の各電極と配線導体とをワイヤボンディング接続しようとしたときにも、電子部品の各電極を所定の配線導体に正確に接続することが困難であるという問題もあった。   In addition, with recent downsizing and higher density of electronic devices, glass ceramic substrates have also been downsized, and it is necessary to mount electronic components accurately and at high density on such small glass ceramic substrates. It has become. And the glass ceramic wiring board which formed the wiring conductor by which the gold plating layer was adhere | attached on the surface of the above small glass ceramic substrates is used conventionally. However, since the glass ceramic wiring board is white and the gold plating layer deposited on the wiring conductor is a color close to white, the semiconductor is based on the wiring conductor using an automatic machine that mounts electronic components by image recognition. When an electronic component such as an element is to be mounted on a glass-ceramic wiring board, it is difficult to accurately recognize the wiring conductor image, so that there is a problem that it is difficult to position the electronic component. In addition, there is a problem that it is difficult to accurately connect each electrode of an electronic component to a predetermined wiring conductor when trying to wire-bond and connect each electrode of the electronic component such as a semiconductor element and the wiring conductor. It was.

これらの問題を解決するために、ガラスセラミック配線基板に着色顔料を添加してガラスセラミック配線基板を着色することによって、画像認識しやすくさせる方法が提案されている。(例えば、特許文献3を参照。)。この着色顔料としては、例えば遷移金属の単体または酸化物を用いることができ、このような着色顔料をガラスセラミックスに混合することによって、所望の色のガラスセラミック配線基板を製造することができる。   In order to solve these problems, a method has been proposed in which a color pigment is added to a glass ceramic wiring board to color the glass ceramic wiring board to facilitate image recognition. (For example, see Patent Document 3). As the color pigment, for example, a transition metal alone or an oxide can be used, and a glass ceramic wiring board of a desired color can be manufactured by mixing such a color pigment into glass ceramics.

特開平6−20839号公報JP-A-6-20839 特開平6−21264号公報JP-A-6-21264 特開2001−97786号公報JP 2001-97786 A

しかしながら、ガラスセラミックスに着色顔料を添加することによって着色したガラスセラミック配線基板は、従来の着色顔料が添加されていないガラスセラミック配線基板と比較して、絶縁層中のボイドが多かった。そして、これらのボイド同士が繋がって、繋がった複数のボイド内を通って浸入した水分が内部配線にまで到達して、内部配線同士の間にイオンマイグレーションが発生し、内部配線同士が短絡することによって電気的な絶縁不良を招いてしまうことがあり、これによって絶縁信頼性が低下したり、強度が低下したりするという問題点があった。これは、ガラスセラミックス中の結晶およびフェライト結晶の結晶構造と、着色顔料として添加された遷移金属の単体または酸化物の結晶の結晶構造とが異なっていて、これらの結晶同士の大きさ、すなわち格子定数が異なるために、ガラスセラミック配線基板を焼成して上記のガラスセラミックス中の結晶およびフェライト結晶が結晶化するときに、結晶化した部分と遷移金属の単体または酸化物の結晶との間に隙間ができて、焼成が進むにつれてこの隙間が大きくなり、ガラスセラミックス中の結晶またはフェライト結晶と遷移金属の単体または酸化物の結晶との間にボイドが生じてしまうためであると考えられる。   However, the glass ceramic wiring board colored by adding a color pigment to glass ceramics has more voids in the insulating layer than the conventional glass ceramic wiring board to which no coloring pigment is added. And these voids are connected, the moisture that has penetrated through the connected multiple voids reaches the internal wiring, ion migration occurs between the internal wirings, and the internal wirings are short-circuited As a result, an electrical insulation failure may be caused, which causes a problem that insulation reliability is lowered and strength is lowered. This is because the crystal structure of the crystal and ferrite crystal in the glass ceramic is different from the crystal structure of the transition metal element or oxide crystal added as a color pigment. Because the constants are different, when the glass-ceramic wiring board is fired to crystallize the crystal and ferrite crystal in the glass ceramic, there is a gap between the crystallized portion and the transition metal simple substance or oxide crystal. It is considered that this gap is increased as firing proceeds, and voids are generated between the crystal or ferrite crystal in the glass ceramic and the transition metal element or oxide crystal.

本発明は上記従来技術の問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、基板強度や絶縁信頼性を保つことができる、絶縁層を着色したガラスセラミック配線基板を、およびこのガラスセラミック配線基板を用いたコイル内蔵ガラスセラミック配線基板を提供することにある。   The present invention has been devised in view of the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a glass-ceramic wiring board colored with an insulating layer, which can maintain the board strength and insulation reliability, and the glass. An object is to provide a glass-ceramic wiring board with a built-in coil using a ceramic wiring board.

本発明のガラスセラミック配線基板は、ガラス相および第1結晶を含むガラスを有するガラスセラミックスからなり、遷移金属の酸化物または硫化物からなるスピネル構造の第2結晶を着色顔料として含む複数の絶縁層と、フェライト結晶を有する、前記複数の絶縁層の間に設けられた複数のフェライト層と、表面および内部に形成された配線導体とを備え、前記第1結晶と前記第2結晶と前記フェライト結晶とは同一の結晶構造で、前記第1結晶と前記第2結晶と前記フェライト結晶とは異なる格子定数であって、前記第1結晶と前記第2結晶との格子定数の差が前記第2結晶の格子定数の13.3%以内であるとともに、前記第2結晶と前記フェライト結晶との格子定数の差が前記第2結晶の格子定数の11.4%以内であることを特徴とするものである。
The glass-ceramic wiring board of the present invention comprises a glass ceramic having a glass containing a glass phase and a first crystal, and a plurality of insulating layers containing a spinel second crystal made of a transition metal oxide or sulfide as a color pigment. And a plurality of ferrite layers provided between the plurality of insulating layers having a ferrite crystal, and a wiring conductor formed on the surface and inside thereof, the first crystal, the second crystal, and the ferrite crystal And the first crystal, the second crystal and the ferrite crystal have different lattice constants, and the difference in lattice constant between the first crystal and the second crystal is the second crystal. The lattice constant of the second crystal and the ferrite crystal is within 13.3% and the difference in lattice constant of the second crystal is within 11.4% of the lattice constant of the second crystal. A.

また、本発明のコイル内蔵ガラスセラミック配線基板は、上記構成において、前記第1結晶がMgSiOであり、前記フェライト結晶がFeFeであるとともに、前記第2結晶がFeV,CoCr,MnCoおよびCoFeのいずれか1つであることを特徴とするものである。 In the glass ceramic wiring board with a built-in coil according to the present invention, the first crystal is Mg 2 SiO 4 , the ferrite crystal is FeFe 2 O 4 , and the second crystal is FeV 2 O 4. , CoCr 2 O 4 , MnCo 2 O 4, and CoFe 2 O 4 .

本発明のコイル内蔵ガラスセラミック配線基板は、上記構成のガラスセラミック配線基板の前記複数のフェライト層の層間にコイル導体が形成されていることを特徴とするものである。   The glass-ceramic wiring board with a built-in coil according to the present invention is characterized in that a coil conductor is formed between the plurality of ferrite layers of the glass-ceramic wiring board having the above configuration.

本発明のガラスセラミック配線基板の製造方法は、ガラス相および第1結晶を含むガラスを有するガラスセラミックスからなり、遷移金属の酸化物または硫化物からなるスピネル構造の第2結晶を着色顔料として含む複数の絶縁層と、フェライト結晶を有する、前記複数の絶縁層の間に設けられた複数のフェライト層と、表面および内部に形成された配線導体とを備え、前記第1結晶と前記第2結晶と前記フェライト結晶とは同一の結晶構造で、前記第1結晶と前記第2結晶と前記フェライト結晶とは異なる格子定数であって、前記第1結晶と前記第2結晶との格子定数の差が前記第2結晶の格子定数の13.3%以内であるとともに、前記第2結晶と前記フェライト結晶との格子定数の差が前記第2結晶の格子定数の11.4%以内となるガラスセラミック配線基板の製造方法であって、フォルステライトからなる10〜40質量%のフィラーと、SiOを22〜52質量%、Bを2〜12質量%、Alを9〜29質量%、ZnOを9〜29質量%、CaOを1〜9質量%およびMgOを7〜21質量%含み、かつ前記Alに対する前記ZnOのモル比が0.8〜1.2である60〜90質量%のガラスと、FeV,CoCr,MnCoおよびCoFeのいずれか1つからなる2〜8質量%の前記着色顔料とを有する複数のセラミックグリーンシートを準備する第1準備工程と、FeFeを有するフェライトグリーンシートを準備する第2準備工程と、前記セラミックグリーンシートと前記フェライトグリーンシートとを、層間に配線導体となる導体パターンを形成するとともに積層してグリーンシート積層体を作製する積層体作製工程と、前記グリーンシート積層体を焼成する焼成工程とを具備することを特徴とするものである。
The method for producing a glass-ceramic wiring board according to the present invention comprises a glass ceramic having a glass containing a glass phase and a first crystal, and a plurality of spinel-structure second crystals made of transition metal oxides or sulfides. An insulating layer, a plurality of ferrite layers having a ferrite crystal, and a plurality of ferrite layers provided between the plurality of insulating layers, and a wiring conductor formed on the surface and inside, the first crystal and the second crystal, The ferrite crystal has the same crystal structure, and the first crystal, the second crystal, and the ferrite crystal have different lattice constants, and the difference in lattice constant between the first crystal and the second crystal is together is within 13.3% of the lattice constant of the second crystal, the difference in lattice constant between the second crystal and the ferrite crystal is within 11.4% of the lattice constant of the second crystal Garasusera A click wiring board manufacturing method of a 10 to 40 wt% of a filler consisting of forsterite, the SiO 2 from 22 to 52 wt%, B 2 O 3 2-12 wt%, the Al 2 O 3 9 to 29 wt%, the ZnO 9 to 29 wt%, including 7-21 wt% 1-9 wt% and MgO and CaO, and the molar ratio of the ZnO with respect to the Al 2 O 3 is 0.8 to 1.2 60 A plurality of ceramic green sheets comprising 90% by mass of glass and 2-8% by mass of the coloring pigment made of any one of FeV 2 O 4 , CoCr 2 O 4 , MnCo 2 O 4 and CoFe 2 O 4 a first preparation step of preparing a second preparation step of preparing a ferrite green sheet having a FeFe 2 O 4, the said ceramic green sheets and the ferrite green sheet, a conductor pattern serving as a wiring conductor layers A laminate manufacturing step of manufacturing a green sheet laminate by laminating to form the emission, is characterized in that it comprises a firing step of firing the green sheet laminate.

本発明のガラスセラミック配線基板によれば、絶縁層に遷移金属の酸化物または硫化物からなるスピネル構造の第2結晶を着色顔料として含んでおり、第1結晶と第2結晶とフェライト結晶とは同一の結晶構造で、前記第1結晶と前記第2結晶と前記フェライト結晶とは異なる格子定数であって、第1結晶と第2結晶との格子定数の差が第2結晶の格子定数の13.3%以内であるとともに、第2結晶とフェライト結晶との格子定数の差が第2結晶の格子定数の11.4%以内であることから、結晶構造が同じで結晶の大きさが同程度であり、第1結晶と第2結晶との界面および第2結晶とフェライト結晶との界面にボイドが発生することを低減できるので、基板強度や絶縁信頼性を保ちつつ、絶縁層を着色したガラスセラミック配線基板とすることができる。このようなガラスセラミック配線基板を用いれば、配線基板上に電子部品を正確かつ高密度に実装することができる。 According to the glass ceramic wiring board of the present invention, the insulating layer contains the second crystal having the spinel structure made of the transition metal oxide or sulfide as the color pigment, and the first crystal, the second crystal, and the ferrite crystal are In the same crystal structure , the first crystal, the second crystal, and the ferrite crystal have different lattice constants, and the difference in lattice constant between the first crystal and the second crystal is 13.3 of the lattice constant of the second crystal. And the difference in lattice constant between the second crystal and the ferrite crystal is within 11.4% of the lattice constant of the second crystal, so that the crystal structure is the same and the crystal size is the same. Since generation of voids at the interface between the first crystal and the second crystal and the interface between the second crystal and the ferrite crystal can be reduced, a glass ceramic wiring board having a colored insulating layer while maintaining the substrate strength and insulation reliability; To do Kill. If such a glass ceramic wiring board is used, electronic components can be accurately and densely mounted on the wiring board.

また、本発明のガラスセラミック配線基板によれば、上記構成において、第1結晶がMgSiOであり、フェライト結晶がFeFeであるとともに、第2結晶がFeV,CoCr,MnCoおよびCoFeのいずれか1つであるときには、第1結晶と第2結晶とフェライト結晶とは同一の結晶構造であるとともに、第1結晶と第2結晶との格子定数の差が第2結晶の格子定数の3.7%以内であるとともに、第2結晶とフェライト結晶との格子定数の差が第2結晶の格子定数の1.6%以内であり、格子定数の差がより小さくなることから、ボイドが発生することがより少なくなるので、より接合強度の高いガラスセラミック配線基板とすることができる。 According to the glass ceramic wiring board of the present invention, in the above configuration, the first crystal is Mg 2 SiO 4 , the ferrite crystal is FeFe 2 O 4 , and the second crystal is FeV 2 O 4 , CoCr 2. When any one of O 4 , MnCo 2 O 4, and CoFe 2 O 4 , the first crystal, the second crystal, and the ferrite crystal have the same crystal structure, and the first crystal and the second crystal The difference in lattice constant is within 3.7% of the lattice constant of the second crystal, the difference in lattice constant between the second crystal and the ferrite crystal is within 1.6% of the lattice constant of the second crystal, and the difference in lattice constant is Since it becomes smaller and voids are less generated, a glass ceramic wiring board with higher bonding strength can be obtained.

本発明のコイル内蔵ガラスセラミック配線基板は、上記構成のガラスセラミック配線基板の複数のフェライト層の層間にコイル導体が形成されていることから、透磁率の高いフェライト層にコイル導体を形成しているので、インダクタンスが高いコイル内蔵ガラスセラミック配線基板となる。   In the glass-ceramic wiring board with a built-in coil according to the present invention, since the coil conductor is formed between the plurality of ferrite layers of the glass-ceramic wiring board having the above configuration, the coil conductor is formed in the ferrite layer having a high magnetic permeability. Therefore, it becomes a glass-ceramic wiring board with a built-in coil with high inductance.

本発明のガラスセラミック配線基板の製造方法によれば、フォルステライトからなる10〜40質量%のフィラーと、SiOを22〜52質量%、Bを2〜12質量%、Alを9〜29質量%、ZnOを9〜29質量%、CaOを1〜9質量%およびMgOを7〜21質量%含み、かつ前記Alに対する前記ZnOのモル比が0.8〜1.2である60〜90質量%のガラスと、FeV,CoCr,MnCoおよびCoFeのいずれか1つからなる2〜8質量%の着色顔料とを有する複数のセラミックグリーンシートを準備する第1準備工程と、FeFeを有するフェライトグリーンシートを準備する第2準備工程と、前記セラミックグリーンシートと前記フェライトグリーンシートとを、層間に配線導体となる導体パターンを形成するとともに積層してグリーンシート積層体を作製する積層体作製工程と、前記グリーンシート積層体を焼成する焼成工程とを具備することから、第1結晶と第2結晶との界面にボイドを発生させることなく基板強度や絶縁信頼性の高いガラスセラミック配線基板を、通常の積層体作製工程および焼成工程により容易に作製することができる。 According to the method for producing a glass-ceramic wiring board of the present invention, 10 to 40% by mass filler made of forsterite, 22 to 52% by mass of SiO 2 , 2 to 12% by mass of B 2 O 3 , Al 2 O 3 to 9 to 29% by mass, ZnO to 9 to 29% by mass, CaO to 1 to 9% by mass and MgO to 7 to 21% by mass, and the molar ratio of ZnO to Al 2 O 3 is 0.8 to 1.2 A plurality of ceramics having a glass of 60 to 90% by mass and 2 to 8% by mass of a color pigment made of any one of FeV 2 O 4 , CoCr 2 O 4 , MnCo 2 O 4 and CoFe 2 O 4 a first preparation step of preparing a green sheet, a second preparation step of preparing a ferrite green sheet having a FeFe 2 O 4, and the ceramic green sheets and the ferrite green sheets, wire guide in the interlayer Forming a conductor pattern and forming a green sheet laminate, and a firing step of firing the green sheet laminate, the first crystal and the second crystal A glass-ceramic wiring board with high substrate strength and high insulation reliability can be easily produced by a normal laminate production process and firing process without generating voids at the interface.

本発明のガラスセラミック配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of embodiment of the glass-ceramic wiring board of this invention. 本発明のコイル内蔵ガラスセラミック配線基板の実施の形態の一例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows an example of embodiment of the glass-ceramic wiring board with a built-in coil of this invention. 図2に示したコイル内蔵ガラスセラミック配線基板のA−A線における断面図である。It is sectional drawing in the AA of the glass-ceramic wiring board with a built-in coil shown in FIG.

本発明のガラスセラミック配線基板の実施の形態の例について、添付図面を参照しつつ以下に詳細に説明する。   The example of embodiment of the glass ceramic wiring board of this invention is demonstrated in detail below, referring an accompanying drawing.

図1〜図3において、1は絶縁層、2はフェライト層、3は配線導体、4はコイル導体である。   1 to 3, 1 is an insulating layer, 2 is a ferrite layer, 3 is a wiring conductor, and 4 is a coil conductor.

本発明のガラスセラミック配線基板は、図1〜図3にそれぞれ示す例のように、ガラス相および第1結晶を含むガラスを有するガラスセラミックスからなり、遷移金属の酸化物または硫化物からなるスピネル構造の第2結晶を着色顔料として含む複数の絶縁層1と、フェライト結晶を有する、複数の絶縁層1の間に設けられた複数のフェライト層2と、表面および内部に形成された配線導体3とを備え、第1結晶と第2結晶とフェライト結晶とは同一の結晶構造であって、第1結晶と第2結晶との格子定数の差が第2結晶の格子定数の13.3%以内であるとともに、第2結晶とフェライト結晶との格子定数の差が第2結晶の格子定数の11.4%以内であることを特徴とするものである。   The glass ceramic wiring board of the present invention is made of glass ceramics having a glass containing a glass phase and a first crystal as shown in FIGS. 1 to 3, and a spinel structure made of an oxide or sulfide of a transition metal. A plurality of insulating layers 1 containing the second crystal as a color pigment, a plurality of ferrite layers 2 having ferrite crystals provided between the plurality of insulating layers 1, and a wiring conductor 3 formed on the surface and inside thereof. The first crystal, the second crystal and the ferrite crystal have the same crystal structure, and the difference in lattice constant between the first crystal and the second crystal is within 13.3% of the lattice constant of the second crystal. The difference in lattice constant between the second crystal and the ferrite crystal is within 11.4% of the lattice constant of the second crystal.

このような本発明のガラスセラミック配線基板によれば、絶縁層1に遷移金属の酸化物または硫化物からなるスピネル構造の第2結晶を着色顔料として含んでおり、第1結晶と第2結晶とフェライト結晶とは同一の結晶構造であって、第1結晶と第2結晶との格子定数の差が第2結晶の格子定数の13.3%以内であるとともに、第2結晶とフェライト結晶との格子定数の差が第2結晶の格子定数の11.4%以内であることから、第1結晶と第2結晶との界面および第2結晶とフェライト結晶との界面にボイドが発生することを低減できるので、基板強度や絶縁信頼性を保ちつつ、絶縁層1を着色したガラスセラミック配線基板とすることができる。このようなガラスセラミック配線基板を用いれば、着色された絶縁層1の表面に形成された配線導体3を正確に画像認識することができるので、配線基板上に電子部品を正確かつ高密度に実装することができる。   According to such a glass-ceramic wiring board of the present invention, the insulating layer 1 includes the second crystal having a spinel structure made of an oxide or sulfide of a transition metal as a color pigment, and the first crystal, the second crystal, The ferrite crystal has the same crystal structure, and the difference in lattice constant between the first crystal and the second crystal is within 13.3% of the lattice constant of the second crystal, and the lattice constant between the second crystal and the ferrite crystal. Since the difference between the two is within 11.4% of the lattice constant of the second crystal, the generation of voids at the interface between the first crystal and the second crystal and the interface between the second crystal and the ferrite crystal can be reduced. While maintaining strength and insulation reliability, the insulating layer 1 can be colored glass ceramic wiring board. If such a glass ceramic wiring board is used, the wiring conductor 3 formed on the surface of the colored insulating layer 1 can be accurately recognized, so that electronic components can be mounted on the wiring board accurately and with high density. can do.

また、本発明のガラスセラミック配線基板によれば、上記構成において、第1結晶がMgSiOであり、フェライト結晶がFeFeであるとともに、第2結晶がFeV,CoCr,MnCoおよびCoFeのいずれか1つであるときには、第1結晶と第2結晶とフェライト結晶とは同一の結晶構造であるとともに、第1結晶と第2結晶との格子定数の差が第2結晶の格子定数の3.7%以内であるとともに、第2結晶とフェライト結晶との格子定数の差が第2結晶の格子定数の1.6%以内であり、格子定数の差がより小さくなることから、ボイドが発生することがより少なくなるので、より接合強度の高いガラスセラミック配線基板とすることができる。 According to the glass ceramic wiring board of the present invention, in the above configuration, the first crystal is Mg 2 SiO 4 , the ferrite crystal is FeFe 2 O 4 , and the second crystal is FeV 2 O 4 , CoCr 2. When any one of O 4 , MnCo 2 O 4, and CoFe 2 O 4 , the first crystal, the second crystal, and the ferrite crystal have the same crystal structure, and the first crystal and the second crystal The difference in lattice constant is within 3.7% of the lattice constant of the second crystal, the difference in lattice constant between the second crystal and the ferrite crystal is within 1.6% of the lattice constant of the second crystal, and the difference in lattice constant is Since it becomes smaller and voids are less generated, a glass ceramic wiring board with higher bonding strength can be obtained.

また、本発明のコイル内蔵ガラスセラミック配線基板は、上記構成の本発明のガラスセラミック配線基板の複数のフェライト層の層間にコイル導体が形成されていることから、透磁率の高いフェライト層にコイル導体を形成しているので、インダクタンスが高いガラスセラミック配線基板となる。その結果、所望の電気特性を備え、かつ、絶縁信頼性が高く、配線導体3上に部品を実装したり、配線導体3を介してガラスセラミック配線基板を外部回路基板に実装したりする場合の実装信頼性の高いガラスセラミック配線基板を得ることができる。   Further, in the glass-ceramic wiring board with a built-in coil according to the present invention, since the coil conductor is formed between the plurality of ferrite layers of the glass-ceramic wiring board according to the present invention having the above-described configuration, Thus, a glass ceramic wiring board with high inductance is obtained. As a result, in the case of having desired electrical characteristics and high insulation reliability, mounting a component on the wiring conductor 3 or mounting a glass ceramic wiring board on the external circuit board via the wiring conductor 3 A glass ceramic wiring board with high mounting reliability can be obtained.

図1に示す例では、フェライト層2はスピネル構造の固溶体である強磁性フェライトであり、X−Fe(XはCu,NiまたはZn)として示されるNi−Zn系フェライト,Y−Fe(YはMnまたはZn)として示されるMn−Zn系フェライト,Z−Fe(ZはMgまたはZn)として示されるMg−Zn系フェライトまたはU−Fe(UはNiまたはCo)として示されるNi−Co系フェライト等が挙げられる。これらの中でFeFeはスピネル構造の主成分である。また、上記スピネル構造を有する強磁性フェライトの中でも、Ni−Zn系フェライトは高周波帯域で十分に高い透磁率を得ることができるため、10MHz以上の高い周波数で使用する用途において使用することが好ましい。 In the example shown in FIG. 1, the ferrite layer 2 is a ferromagnetic ferrite that is a solid solution having a spinel structure, and is a Ni—Zn-based ferrite, Y—Fe represented as X—Fe 2 O 4 (X is Cu, Ni, or Zn). Mn—Zn based ferrite represented as 2 O 4 (Y is Mn or Zn), Mg—Zn based ferrite represented as Z—Fe 2 O 4 (Z is Mg or Zn) or U—Fe 2 O 4 (U is Ni-Co based ferrite shown as Ni or Co). Among these, FeFe 2 O 4 is a main component of the spinel structure. Among the ferromagnetic ferrites having the above spinel structure, Ni—Zn ferrite can obtain a sufficiently high magnetic permeability in a high frequency band, and thus is preferably used in applications using a high frequency of 10 MHz or more.

Ni−Zn系フェライトの場合であれば、その組成比は焼結体としてFeFeを63〜73質量%、CuOを5〜10質量%、NiOを5〜12質量%、ZnOを10〜23質量%とすると、絶縁層1のガラスセラミックスを焼成する800〜1000℃以下の温度で焼結密度が5g/cm以上の高密度焼成が可能であり、かつ高周波帯域で十分に高い透磁率を得ることができるので好ましい。FeFeはフェライトの主成分であり、その割合が63質量%以上であると十分な透磁率が得られる。また、FeFeが73質量%以下であると、焼結密度を低下させることなく機械的強度を保持することができる。CuOは焼結温度の低温化のために重要な要素であり、CuOが低温で液相を形成することにより焼結を促進させる効果を用いて、磁気特性を損なわずに800〜1000℃の低温で焼成することができる。CuOは、その割合が5質量%以上であると、配線層やコイル導体と同時に800〜1000℃で焼成を行なった場合に焼結密度を高くすることができることから、機械強度を保持することができ、10質量%以下であると、磁気特性の低いCuFeの割合を低く抑えることができるために磁気特性を維持しやすい。NiOはフェライト層2の高周波域における透磁率を確保するために含有させる。NiFeは高周波域まで共振による透磁率の減衰を起こさず、高周波域での透磁率を比較的高い値に維持することができるが、初期透磁率は低いという特性を持つため、5質量%以上であると10MHz乃至それ以上の高周波域での透磁率を低下させることなく保持することができ、12質量%以下であると初期透磁率を高く維持できる。ZnOはフェライト層2の透磁率向上のために重要な要素であり、フェライト組成のうち10質量%以上であると透磁率を高く保持することができ、23質量%以下であれば、磁気特性を良好に維持できる。 In the case of Ni—Zn ferrite, the composition ratio is 63 to 73 mass% of FeFe 2 O 4 as a sintered body, 5 to 10 mass% of CuO, 5 to 12 mass% of NiO, and 10 to 10 of ZnO. When the content is 23% by mass, high-density firing with a sintered density of 5 g / cm 3 or more is possible at a temperature of 800 to 1000 ° C. or less at which the glass ceramic of the insulating layer 1 is fired, and sufficiently high permeability in a high-frequency band. Is preferable. FeFe 2 O 4 is a main component of ferrite, and a sufficient magnetic permeability can be obtained when the ratio is 63% by mass or more. Further, when FeFe 2 O 4 is 73 mass% or less, it is possible to retain the mechanical strength without lowering the sintering density. CuO is an important factor for lowering the sintering temperature, and CuO promotes sintering by forming a liquid phase at a low temperature, and the low temperature of 800 to 1000 ° C. without damaging the magnetic properties. Can be fired. If the proportion of CuO is 5% by mass or more, the sintering density can be increased when fired at 800 to 1000 ° C. simultaneously with the wiring layer and the coil conductor, so that the mechanical strength can be maintained. In addition, when the content is 10% by mass or less, the ratio of CuFe 2 O 4 having a low magnetic property can be suppressed to be low, so that the magnetic property is easily maintained. NiO is contained in order to ensure the magnetic permeability of the ferrite layer 2 in the high frequency range. NiFe 2 O 4 does not cause the attenuation of the magnetic permeability due to resonance up to the high frequency range, and can maintain the magnetic permeability in the high frequency range at a relatively high value. If it is at least%, it is possible to maintain the magnetic permeability in a high frequency region of 10 MHz or more without lowering, and if it is at most 12% by mass, the initial permeability can be kept high. ZnO is an important element for improving the magnetic permeability of the ferrite layer 2. If the ferrite composition is 10% by mass or more, the magnetic permeability can be kept high. It can be maintained well.

フェライト層2は、フェライト層2用のフェライトグリーンシートを焼成することで作製される。フェライトグリーンシートに用いられる強磁性フェライト粉末は、例えば、FeFeとCuO,ZnO,またはNiOとを予め仮焼することにより作製されたフェライト粉末であり、平均粒径が0.1〜0.9μmの範囲であり、粒形状は球形状に近いものが望ましい。これは、平均粒径が0.1μm以上であると、フェライトグリーンシートの製作においてフェライト粉末の均一な分散が容易となり、平均粒径が0.9μm以下であるとフェライトグリーンシートの焼結温度を低く抑えることができるからである。また、粒径が均一で球状に近いことにより均一な焼結状態を得ることができる。フェライト粉末の粒径が上記の範囲内であると、局所的に結晶粒の成長が低下するといったこともなく、焼結後に得られるフェライト層2の透磁率が安定しやすい。 The ferrite layer 2 is produced by firing a ferrite green sheet for the ferrite layer 2. The ferromagnetic ferrite powder used for the ferrite green sheet is a ferrite powder prepared by pre-calcining FeFe 2 O 4 and CuO, ZnO, or NiO, for example, and has an average particle size of 0.1 to 0.9 μm. It is preferable that the grain shape is close to a spherical shape. This is because when the average particle size is 0.1 μm or more, uniform dispersion of the ferrite powder is facilitated in the production of the ferrite green sheet, and when the average particle size is 0.9 μm or less, the sintering temperature of the ferrite green sheet is kept low. Because it can. Moreover, a uniform sintered state can be obtained because the particle diameter is uniform and nearly spherical. When the grain size of the ferrite powder is within the above range, the crystal grain growth does not decrease locally, and the permeability of the ferrite layer 2 obtained after sintering tends to be stable.

絶縁層1は、ガラス相および第1結晶を含むガラスを有するガラスセラミックスからなり、遷移金属の酸化物または硫化物からなるスピネル構造の第2結晶を着色顔料として含むものである。ガラス相としては、SiO系,SiO−B系,SiO−Al系,SiO−MO系(但し、MはCa、Sr、Mg、BaまたはZnを示す),SiO−B系−MO系,SiO−MO−MO系(但し、MおよびMは同一または異なってCa、Sr、Mg、BaまたはZnを示す),SiO−B−MO−MO系,SiO−M O系(但し、MはLi、NaまたはKを示す)およびSiO−B−M O系等のガラスが挙げられる。また、上記以外にCo,Cd,Inやその酸化物が含まれていてもよい。 The insulating layer 1 is made of a glass ceramic having a glass containing a glass phase and a first crystal, and includes a spinel second crystal made of an oxide or sulfide of a transition metal as a color pigment. As the glass phase, SiO 2 system, SiO 2 —B 2 O 3 system, SiO 2 —Al 2 O 3 system, SiO 2 —MO system (where M represents Ca, Sr, Mg, Ba or Zn), SiO 2 —B 2 O 3 system—MO system, SiO 2 —M 1 O—M 2 O system (provided that M 1 and M 2 are the same or different and represent Ca, Sr, Mg, Ba or Zn), SiO 2- B 2 O 3 -M 1 O-M 2 O system, SiO 2 -M 3 2 O system (where M 3 represents Li, Na or K) and SiO 2 -B 2 O 3 -M 3 2 O-type glass etc. are mentioned. In addition to the above, Co, Cd, In and oxides thereof may be included.

第1結晶は、絶縁層1用のセラミックグリーンシートを焼成することによって、ガラス粉末とフィラー粉末とを含む絶縁層1用のセラミックグリーンシート中のガラスが結晶化してできた結晶、またはガラス成分とフィラー成分とから生成された結晶、またはフィラー成分の結晶、あるいは絶縁層1用のセラミックグリーンシート中に含まれている結晶である。結晶化してスピネル構造となるガラスとしては、例えばSiO−Al−MgOガラス(但し、Alに対するMgOのモル比が0.8〜1.2),SiO−MgOガラス(但し、SiOに対するMgOのモル比が1.8〜2.2),SiO−Al−ZnOガラス(但し、Alに対するZnOのモル比が0.8〜1.2),SiO−CoO−MnOガラス(但し、MnOに対するCoOのモル比が1.8〜2.2),SiO−CdO−InOガラス(但し、InOに対するCdOのモル比が1.8〜2.2)等がある。また、ガラス成分としてMgOを含み、フィラー成分としてSiOを含む場合であれば、これらによって第1結晶としてMgSiOが生成される。あるいは、ガラス成分としてZnOを含み、フィラー成分としてAlを含む場合であれば、これらによって第1結晶としてZnAlが生成される。あるいは、ガラス成分としてAlを含み、フィラー成分としてFeを含む場合であればFeAlが生成される。第1結晶がセラミックグリーンシートにフィラーとして含まれる場合は、例えば、フォルステライト(MgSiO)やガーナイト(ZnAl)が挙げられる。 The first crystal is obtained by firing a ceramic green sheet for the insulating layer 1 to crystallize the glass in the ceramic green sheet for the insulating layer 1 containing glass powder and filler powder, or a glass component. These are crystals generated from the filler component, crystals of the filler component, or crystals contained in the ceramic green sheet for the insulating layer 1. Examples of the glass that crystallizes into a spinel structure include SiO 2 —Al 2 O 3 —MgO glass (provided that the molar ratio of MgO to Al 2 O 3 is 0.8 to 1.2), SiO 2 —MgO glass (provided that SiO 2 MgO to molar ratio of 1.8 to 2.2), SiO 2 —Al 2 O 3 —ZnO glass (provided that the molar ratio of ZnO to Al 2 O 3 is 0.8 to 1.2), SiO 2 —CoO—MnO 2 glass (provided that The molar ratio of CoO to MnO 2 is 1.8 to 2.2), and the SiO 2 —CdO—InO 2 glass (however, the molar ratio of CdO to InO 2 is 1.8 to 2.2). If MgO is included as the glass component and SiO 2 is included as the filler component, Mg 2 SiO 4 is generated as the first crystal. Or if ZnO is contained as a glass component and Al 2 O 3 is contained as a filler component, ZnAl 2 O 4 is generated as a first crystal. Alternatively, if Al 2 O 3 is included as a glass component and Fe 2 O 3 is included as a filler component, FeAl 2 O 4 is generated. When the first crystal is contained in the ceramic green sheet as a filler, for example, forsterite (Mg 2 SiO 4 ) or garnite (ZnAl 2 O 4 ) can be mentioned.

第1結晶としては、フェライト結晶と同じ結晶構造であれば特に限定されるものではないが、例えば、フェライト結晶が上述したようなスピネル構造である場合であれば、フォルステライト(MgSiO)およびガーナイト(ZnAl)が挙げられる。 The first crystal is not particularly limited as long as it has the same crystal structure as the ferrite crystal. For example, if the ferrite crystal has the spinel structure as described above, forsterite (Mg 2 SiO 4 ). And garnite (ZnAl 2 O 4 ).

着色顔料である第2結晶としては、遷移金属の酸化物または硫化物からなるスピネル構造の結晶であって、第1結晶およびフェライト結晶と同じ結晶構造であれば特に限定されるものではないが、例えば、AgMnO,CdCr4,,CoCr,CoFe,CoMnO,CoTiO,CuFe,CuCr,CuMn,CuCo,FeV,MgMnまたはMnCoが挙げられる。 The second crystal which is a color pigment is not particularly limited as long as it is a spinel crystal composed of an oxide or sulfide of a transition metal and has the same crystal structure as the first crystal and the ferrite crystal. For example, Ag 2 MnO 4 , CdCr 2 O 4, CoCr 2 O 4 , CoFe 2 O 4 , Co 2 MnO 4 , Co 2 TiO 4 , CuFe 2 O 4 , CuCr 2 O 4 , CuMn 2 O 4 , CuCo 2 S 4 , FeV 2 O 4 , MgMn 2 O 4 or MnCo 2 O 4 may be mentioned.

第2結晶と第1結晶およびフェライト結晶とは、同じスピネル型の結晶構造であって、第1結晶と第2結晶との格子定数の差が第2結晶の格子定数の13.3%以内であるとともに、第2結晶とフェライト結晶との格子定数の差が第2結晶の格子定数の11.4%以内である。このように、第2結晶が第1結晶と同一の結晶構造で同程度の大きさであると、その焼成時に第1結晶と第2結晶との界面および第2結晶とフェライト結晶との界面に隙間ができることを低減できるので、ボイドを発生させることを低減し、基板強度や絶縁信頼性を保ちつつ、絶縁層を着色したガラスセラミック配線基板とすることができる。このようなガラスセラミック配線基板を用いれば、着色された絶縁層1の表面に形成された配線導体3を正確に画像認識することができるので、配線基板上に電子部品を正確かつ高密度に実装することができる。   The second crystal, the first crystal, and the ferrite crystal have the same spinel type crystal structure, and the difference in lattice constant between the first crystal and the second crystal is within 13.3% of the lattice constant of the second crystal. The difference in lattice constant between the second crystal and the ferrite crystal is within 11.4% of the lattice constant of the second crystal. Thus, when the second crystal has the same crystal structure and the same size as the first crystal, the interface between the first crystal and the second crystal and the interface between the second crystal and the ferrite crystal are formed at the time of firing. Since the generation of gaps can be reduced, generation of voids can be reduced, and a glass-ceramic wiring board with a colored insulating layer can be obtained while maintaining the board strength and insulation reliability. If such a glass ceramic wiring board is used, the wiring conductor 3 formed on the surface of the colored insulating layer 1 can be accurately recognized, so that electronic components can be mounted on the wiring board accurately and with high density. can do.

ここで、絶縁層1における第1結晶,第2結晶およびフェライト結晶の結晶構造を確認する方法としては、透過型電子顕微鏡を用いる方法がある。この方法によれば、まずセラミック基板を切断して、その切断面の研磨加工を行なって、結晶構造を確認したい層、すなわち絶縁層1およびフェライト層2のいずれかを透過型電子顕微鏡で観察できる状態にする。その後、その層の切断面における回折格子像を観察することにより、所望の層の結晶構造を同定することができる。結晶相の同定は、既知のものについてはJPCDSカードを用いて行なうことができる。例えば、ZnFe,FeAlまたはZnAlの結晶構造および回折格子像はJPCDSカード(ZnFe:JPCDS No.22−1012,FeAl:JPCDS No.34−0192,ZnAl:JPCDS No.5−669)に記載されているので、上記結晶相が析出しているかどうかは容易に確認することができる。 Here, as a method of confirming the crystal structures of the first crystal, the second crystal, and the ferrite crystal in the insulating layer 1, there is a method using a transmission electron microscope. According to this method, the ceramic substrate is first cut and the cut surface is polished, and the layer whose crystal structure is to be confirmed, that is, either the insulating layer 1 or the ferrite layer 2 can be observed with a transmission electron microscope. Put it in a state. Thereafter, the crystal structure of the desired layer can be identified by observing the diffraction grating image at the cut surface of the layer. Identification of the crystal phase can be performed using a JPCDS card for known ones. For example, the crystal structure and diffraction grating image of ZnFe 2 O 4 , FeAl 2 O 4 or ZnAl 2 O 4 are JPCDS cards (ZnFe 2 O 4 : JPCDS No. 22-1012, FeAl 2 O 4 : JPCDS No. 34-0192). , ZnAl 2 O 4 : JPCDS No. 5-669), it can be easily confirmed whether or not the crystal phase is precipitated.

透過型電子顕微鏡を用いる方法以外の第1結晶,第2結晶およびフェライト結晶の結晶構造を確認する方法としては、X線回折法を用いる方法がある。この方法によれば、透過型電子顕微鏡を用いる場合と同様の方法で、所望の層をX線回折により観察できる状態にする。その後、その層の断面にX線を照射することにより、回折格子像を得ることができる。X線の照射は、所望の層の部分のみが照射されるように、10μm四方程度の領域に照射するようにする。その後、上記透過型電子顕微鏡での結晶構造の同定と同じ手順で第1結晶,第2結晶およびフェライト層2の結晶構造を特定することができる。   As a method for confirming the crystal structures of the first crystal, the second crystal, and the ferrite crystal other than the method using the transmission electron microscope, there is a method using the X-ray diffraction method. According to this method, a desired layer can be observed by X-ray diffraction in the same manner as when a transmission electron microscope is used. Thereafter, a diffraction grating image can be obtained by irradiating the cross section of the layer with X-rays. The X-ray irradiation is performed on an area of about 10 μm square so that only a desired layer portion is irradiated. Thereafter, the crystal structure of the first crystal, the second crystal, and the ferrite layer 2 can be specified by the same procedure as the identification of the crystal structure by the transmission electron microscope.

このような本発明のガラスセラミック配線基板は、絶縁層1用のセラミックグリーンシートを準備する第1準備工程と、フェライト層2用のフェライトグリーンシートを準備する第2準備工程と、セラミックグリーンシートとフェライトグリーンシートとを積層してグリーンシート積層体を作製する積層体作製工程と、グリーンシート積層体を焼成する焼成工程とを経て作製される。   Such a glass ceramic wiring board of the present invention includes a first preparation step of preparing a ceramic green sheet for the insulating layer 1, a second preparation step of preparing a ferrite green sheet for the ferrite layer 2, a ceramic green sheet, It is produced through a laminate production step for producing a green sheet laminate by laminating ferrite green sheets and a firing step for firing the green sheet laminate.

絶縁層1用のセラミックグリーンシートは、ガラス粉末とフィラー粉末とからなる絶縁体粉末,遷移金属の酸化物または硫化物からなるスピネル構造の第2結晶からなる着色顔料および有機バインダーを主成分とするものである。ガラス粉末は、上述したガラス相のガラスの粉末である。フィラー粉末は、上述したフィラー粉末以外に、絶縁層1の電気的特性や機械的特性に応じて、例えばAl,SiOまたはZrOとアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物、TiOとアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物、あるいはAlおよびSiOから選ばれる少なくとも1種を含む複合酸化物(例えばスピネル,ムライト,コージェライト)等のセラミック粉末を含んでいてもよい。 The ceramic green sheet for the insulating layer 1 is mainly composed of an insulator powder composed of glass powder and filler powder, a color pigment composed of a second crystal having a spinel structure composed of oxide or sulfide of transition metal, and an organic binder. Is. The glass powder is a glass-phase glass powder as described above. In addition to the filler powder described above, the filler powder may be, for example, a composite oxide of Al 2 O 3 , SiO 2 or ZrO 2 and an alkaline earth metal oxide, depending on the electrical characteristics and mechanical characteristics of the insulating layer 1, Including ceramic powders such as composite oxides of TiO 2 and alkaline earth metal oxides, or composite oxides containing at least one selected from Al 2 O 3 and SiO 2 (for example, spinel, mullite, cordierite) May be.

フェライト層2用のフェライトグリーンシートは、上述したようなフェライト結晶の粉末であるフェライト粉末、あるいは例えば、FeFeとCuO,ZnOまたはNiOとを予め仮焼することによって作製されたフェライト粉末、および有機バインダーを主成分とするものである。 The ferrite green sheet for the ferrite layer 2 is a ferrite powder that is a ferrite crystal powder as described above, or, for example, a ferrite powder prepared by pre-calcining FeFe 2 O 4 and CuO, ZnO or NiO, And an organic binder as a main component.

絶縁層1用のセラミックグリーンシートおよびフェライト層2用のフェライトグリーンシートに含まれる有機バインダーは、従来からセラミックグリーンシートに使用されているものが使用可能であり、例えばアクリル系(アクリル酸,メタクリル酸またはそれらのエステルの単独重合体または共重合体,具体的にはアクリル酸エステル共重合体,メタクリル酸エステル共重合体,アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等),ポリビニルブチラ−ル系,ポリビニルアルコール系,アクリル−スチレン系,ポリプロピレンカーボネート系あるいはセルロース系等の単独重合体または共重合体が挙げられる。焼成工程での分解性や揮発性を考慮すると、アクリル系バインダーがより好ましい。   As the organic binder contained in the ceramic green sheet for the insulating layer 1 and the ferrite green sheet for the ferrite layer 2, those conventionally used for ceramic green sheets can be used, for example, acrylic (acrylic acid, methacrylic acid) Or homopolymers or copolymers of these esters, specifically acrylic ester copolymers, methacrylic ester copolymers, acrylic ester-methacrylic ester copolymers, etc.), polyvinyl butyral , Polyvinyl alcohol-based, acrylic-styrene-based, polypropylene carbonate-based or cellulose-based homopolymers or copolymers. In view of decomposability and volatility in the firing step, an acrylic binder is more preferable.

絶縁層1用のセラミックグリーンシートおよびフェライト層2用のフェライトグリーンシートは、スラリーを調製して、このスラリーをドクターブレード法等の塗布方法によって塗布してスラリー中の溶剤を乾燥することによって作製する。グリーンシートを作製するためのスラリーは、絶縁体粉末やフェライト粉末100質量部に対して有機バインダーを5〜20質量部、有機溶剤を15〜50質量部の割合で加え、ボールミル等の混合手段により混合することによって3〜100cpsの粘度となるように調製される。このときの有機溶剤は、絶縁体粉末やフェライト粉末と有機バインダーとを良好に分散させて混合できるようなものであればよく、トルエン,ケトン類およびアルコール類の有機溶媒や水等が挙げられる。これらの中で、トルエン,メチルエチルケトンおよびイソプロピルアルコール等の蒸発係数の高い溶剤は、スラリー塗布後の乾燥工程が短時間で実施できるので好ましい。   The ceramic green sheet for the insulating layer 1 and the ferrite green sheet for the ferrite layer 2 are prepared by preparing a slurry, applying the slurry by a coating method such as a doctor blade method, and drying the solvent in the slurry. . The slurry for producing the green sheet is 5 to 20 parts by weight of an organic binder and 15 to 50 parts by weight of an organic solvent with respect to 100 parts by weight of the insulator powder or ferrite powder, and mixed by a ball mill or other mixing means. It is prepared to have a viscosity of 3 to 100 cps by mixing. The organic solvent at this time should just be a thing which can disperse | distribute and mix | blend an insulator powder or a ferrite powder, and an organic binder favorably, and an organic solvent, water, etc. of toluene, ketones, and alcohols are mentioned. Among these, solvents having a high evaporation coefficient such as toluene, methyl ethyl ketone and isopropyl alcohol are preferable because the drying step after slurry application can be performed in a short time.

配線導体3は、Cu,Ag,Au,Pt,Ag−Pd合金またはAg−Pt合金等の低抵抗金属の粉末の焼結体であるメタライズ金属からなるものであり、絶縁層1用のセラミックグリーンシートに配線導体3用の導体ペーストを印刷することによって配線導体3となる配線導体パターンを形成しておき、絶縁層1用のセラミックグリーンシートと同時焼成することによって形成される。配線導体3には、コイル内蔵ガラスセラミック配線基板の外表面に形成され、その上に電子部品を実装したり、ろう材等を介して外部回路基板に実装したりするための外部配線導体と、上下の外部配線を接続するための内部配線導体とがあり、内部配線導体には、絶縁層1内およびフェライト層2内での平面方向の引き回しのための内部配線層と、内部配線層同士または内部配線と外部配線導体とを接続するための、絶縁層1およびフェライト層2をその厚み方向に貫通する貫通導体とがある。   The wiring conductor 3 is made of a metallized metal that is a sintered body of a low-resistance metal powder such as Cu, Ag, Au, Pt, Ag—Pd alloy or Ag—Pt alloy, and is a ceramic green for the insulating layer 1. A wiring conductor pattern to be the wiring conductor 3 is formed by printing a conductive paste for the wiring conductor 3 on the sheet, and is formed by simultaneous firing with the ceramic green sheet for the insulating layer 1. The wiring conductor 3 is formed on the outer surface of the glass-ceramic wiring board with a built-in coil, and an external wiring conductor for mounting an electronic component thereon or mounting on an external circuit board via a brazing material, There are internal wiring conductors for connecting the upper and lower external wirings, and the internal wiring conductors include an internal wiring layer for routing in the planar direction in the insulating layer 1 and the ferrite layer 2, and the internal wiring layers or There is a through conductor that penetrates the insulating layer 1 and the ferrite layer 2 in the thickness direction for connecting the internal wiring and the external wiring conductor.

グリーンシート積層体を作製する方法は、表面および内部に配線導体3を形成して積み重ねた絶縁層1用のセラミックグリーンシートとフェライト層2用のフェライトグリーンシートとに熱と圧力とを加えて熱圧着する方法や、有機バインダー,可塑剤および溶剤等からなる密着剤をシート間に塗布して熱圧着する方法等が採用可能である。積層の際の加熱加圧の条件は、用いる有機バインダー等の種類や量により異なるが、概ね30〜100℃および2〜30MPaである。このときのセラミックグリーンシートおよびフェライトグリーンシートは、ガラスセラミック配線基板に要求される特性に応じた厚みとなるように、グリーンシートの厚みにより必要な枚数を積層すればよい。   The method for producing the green sheet laminate is to apply heat and pressure to the ceramic green sheet for the insulating layer 1 and the ferrite green sheet for the ferrite layer 2 formed by stacking the wiring conductors 3 on the surface and inside. A method of pressure bonding, a method of applying an adhesive agent composed of an organic binder, a plasticizer, a solvent, and the like between sheets and thermocompression bonding can be employed. The conditions of heating and pressurization during lamination vary depending on the type and amount of the organic binder used, but are generally 30 to 100 ° C. and 2 to 30 MPa. The ceramic green sheets and ferrite green sheets at this time may be laminated in a necessary number depending on the thickness of the green sheets so as to have a thickness according to the characteristics required for the glass ceramic wiring board.

配線導体3となる配線導体パターンは、絶縁層1用のセラミックグリーンシートおよびフェライト層2用のフェライトグリーンシートの表面に配線導体3用の導体ペーストをスクリーン印刷法やグラビア印刷法等の印刷法で所定パターンに印刷して形成される。配線導体3となる貫通導体は、配線導体パターンの形成に先立って絶縁層1用のセラミックグリーンシートおよびフェライト層2用のフェライトグリーンシートにパンチング加工やレーザ加工等により貫通孔を形成し、この貫通孔に印刷やプレス充填等の埋め込み手段によって配線導体3用導体ペーストを充填することで形成される。   The wiring conductor pattern to be the wiring conductor 3 is obtained by printing a conductive paste for the wiring conductor 3 on the surface of the ceramic green sheet for the insulating layer 1 and the ferrite green sheet for the ferrite layer 2 by a printing method such as screen printing or gravure printing. It is formed by printing a predetermined pattern. Prior to the formation of the wiring conductor pattern, the through conductor to be the wiring conductor 3 is formed with a through hole in the ceramic green sheet for the insulating layer 1 and the ferrite green sheet for the ferrite layer 2 by punching or laser processing. The hole is formed by filling the conductor paste for the wiring conductor 3 by embedding means such as printing or press filling.

グリーンシート積層体の焼成は、300〜600℃の温度で脱バインダーした後、800〜1000℃の温度で焼成することによって行なわれる。   The green sheet laminate is fired by debinding at a temperature of 300 to 600 ° C. and then baking at a temperature of 800 to 1000 ° C.

配線導体3用の導体ペーストは、主成分の金属粉末に有機バインダー,有機溶剤,必要に応じて分散剤等を加えてボールミル,三本ロールミル,プラネタリーミキサー等の混練手段により混合および混練することで作製される。   The conductor paste for the wiring conductor 3 is mixed and kneaded by kneading means such as a ball mill, a three-roll mill, a planetary mixer, etc. after adding an organic binder, an organic solvent, and a dispersant as required to the main component metal powder. It is made with.

導体ペーストの有機バインダーは、従来から導体ペーストに使用されているものが使用可能であり、例えばアクリル系(アクリル酸,メタクリル酸またはそれらのエステルの単独重合体または共重合体,具体的にはアクリル酸エステル共重合体,メタクリル酸エステル共重合体,アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等),ポリビニルブチラ−ル系,ポリビニルアルコール系,アクリル−スチレン系,ポリプロピレンカーボネート系あるいはセルロース系等の単独重合体または共重合体が挙げられる。焼成工程での分解、揮発性を考慮すると、アクリル系、アルキド系の有機バインダーがより好ましい。   As the organic binder of the conductive paste, those conventionally used for the conductive paste can be used. For example, acrylic (a homopolymer or copolymer of acrylic acid, methacrylic acid or esters thereof, specifically acrylic Acid ester copolymer, methacrylate ester copolymer, acrylic ester-methacrylic ester copolymer, etc.), polyvinyl butyral, polyvinyl alcohol, acrylic-styrene, polypropylene carbonate or cellulose A homopolymer or a copolymer is mentioned. In view of decomposition and volatility in the firing step, acrylic and alkyd organic binders are more preferable.

導体ペーストの有機溶剤は、上記した金属粉末と有機バインダーとを良好に分散させて混合できるようなものであればよく、テルピネオールやブチルカルビトールアセテートおよびフタル酸等が使用可能である。   The organic solvent for the conductor paste is not particularly limited as long as the above-described metal powder and organic binder can be well dispersed and mixed, and terpineol, butyl carbitol acetate, phthalic acid, and the like can be used.

配線導体3用の導体ペーストは、金属導体粉末100質量部に対して有機バインダーを3〜15質量部、有機溶剤を10〜30質量部の割合で加えて混練することによって、印刷による導体ペーストの滲みやかすれ等の不具合が発生せず良好に所定形状のパターン形成ができる程度の粘度となるようにすることが望ましい。   The conductor paste for the wiring conductor 3 is prepared by adding 3 to 15 parts by mass of an organic binder and 10 to 30 parts by mass of an organic solvent to 100 parts by mass of the metal conductor powder, and kneading the mixture. It is desirable that the viscosity be such that a pattern having a predetermined shape can be satisfactorily formed without causing problems such as bleeding or blurring.

貫通導体となる配線パターンを形成するための導体ペーストは、溶剤量や有機バインダー量によって、配線導体3用の導体ペーストに対して比較的流動性の低いペースト状に調整し、貫通孔への充填を容易にし、かつ加温硬化するようにするとよい。また、焼結挙動の調整のために、金属導体粉末にガラスやセラミックスの粉末を加えた無機成分を含んでいてもよい。   The conductor paste for forming the wiring pattern to be the through conductor is adjusted to a paste having a relatively low fluidity with respect to the conductor paste for the wiring conductor 3 according to the amount of the solvent and the amount of the organic binder, and filled into the through hole. It is good to make it easy and to heat cure. Further, in order to adjust the sintering behavior, an inorganic component obtained by adding glass or ceramic powder to the metal conductor powder may be included.

焼成雰囲気としては、配線導体3がAg等の酸化しにくい材料から成る場合は大気中にて行なわれ、Cu等の酸化しやすい材料から成る場合は、窒素雰囲気が用いられ、脱バインダーしやすいように加湿した雰囲気が用いられる。   As the firing atmosphere, when the wiring conductor 3 is made of a material that is difficult to oxidize such as Ag, the firing is performed in the atmosphere. When the wiring conductor 3 is made of a material that is easily oxidized such as Cu, a nitrogen atmosphere is used so that the binder is easily removed. A humidified atmosphere is used.

焼成後のコイル内蔵ガラスセラミック配線基板の表面に形成された配線導体3には、半導体チップやチップ部品、または外部電気回路との半田等による接合を強固なものにするために、その表面にニッケル層および金層をめっき法により順次被着するとよい。   The wiring conductor 3 formed on the surface of the glass-ceramic wiring board with a built-in coil after the firing has nickel on its surface in order to strengthen the bonding with a semiconductor chip, a chip component, or an external electric circuit by soldering or the like. The layer and the gold layer may be sequentially deposited by a plating method.

本発明のコイル内蔵ガラスセラミック配線基板は、図2および図3に示す例のように、上記構成の本発明のガラスセラミック配線基板のフェライト層2の層間にコイル導体4が形成されているものである。このような構成とすることにより、透磁率の高いフェライト層2にコイル導体4を形成しているので、インダクタンスが高いコイル内蔵ガラスセラミック配線基板となる。   The glass-ceramic wiring board with a built-in coil according to the present invention has a coil conductor 4 formed between the ferrite layers 2 of the glass-ceramic wiring board according to the present invention having the above-described configuration, as in the examples shown in FIGS. is there. With such a configuration, the coil conductor 4 is formed on the ferrite layer 2 having a high magnetic permeability, so that the glass-ceramic wiring board with a built-in coil having a high inductance is obtained.

コイル導体4は、配線導体3と同様に金属粉末の焼結体であるメタライズ金属層からなるものであり、フェライト層2用のフェライトグリーンシートの表面にコイル導体4用の導体ペーストを印刷することによってコイルパターンを形成し、さらにその上にフェライト層2用のフェライトグリーンシートを積層して同時焼成することにより、フェライト層2の層間に(フェライト層2に内蔵されて)形成される。図2および図3に示す例では、コイル導体4がフェライト層2の1つの層間に形成されているが、コイル導体4はフェライト層2の複数の層間に上下に複数重ねられて形成されていてもよく、複数のコイル導体4が上下に重ねられて形成される場合は、コイル導体4となるコイル導体パターンおよびコイル導体同士あるいはコイル導体と内部配線層とを接続するための貫通導体となる貫通導体パターンが形成されたフェライト層2用のフェライトグリーンシートを複数積層した上に、さらにフェライト層2用のフェライトグリーンシートを積層すればよい。   The coil conductor 4 is made of a metallized metal layer that is a sintered body of metal powder, similarly to the wiring conductor 3, and the conductor paste for the coil conductor 4 is printed on the surface of the ferrite green sheet for the ferrite layer 2. Is formed between the ferrite layers 2 (incorporated in the ferrite layer 2) by laminating a ferrite green sheet for the ferrite layer 2 thereon and firing them simultaneously. In the example shown in FIG. 2 and FIG. 3, the coil conductor 4 is formed between one layer of the ferrite layer 2, but the coil conductor 4 is formed by overlapping a plurality of layers vertically between the plurality of layers of the ferrite layer 2. If a plurality of coil conductors 4 are stacked one above the other, the coil conductor pattern that becomes the coil conductor 4 and the penetration that becomes the through conductor for connecting the coil conductors to each other or between the coil conductor and the internal wiring layer A plurality of ferrite green sheets for the ferrite layer 2 on which a conductor pattern is formed may be laminated, and a ferrite green sheet for the ferrite layer 2 may be further laminated.

コイル導体4の作製に用いられる金属粉末は、配線導体3と同様のCu,Ag,Au,Pt,Ag−Pd合金またはAg−Pt合金等の低抵抗金属の粉末を用いる。これにより、コイル導体4の電気抵抗を小さくすることができる。   As the metal powder used to manufacture the coil conductor 4, a low-resistance metal powder such as Cu, Ag, Au, Pt, Ag—Pd alloy, or Ag—Pt alloy similar to the wiring conductor 3 is used. Thereby, the electrical resistance of the coil conductor 4 can be made small.

コイル内蔵ガラスセラミック配線基板は、上記したガラスセラミック配線基板の製造方法において、フェライト層2用のフェライトグリーンシートの間にコイル導体パターンを形成しておくことによって作製することができる。図2および図3に示す例のようなコイル内蔵ガラスセラミック配線基板であれば、コイル導体パターンが形成されたものを含む所定枚数のフェライト層2用のフェライトグリーンシートの上下にそれぞれ配線パターンが形成された所定枚数の絶縁層1用のセラミックグリーンシートを配置して積層体を作製し、この積層体を焼成することによってコイル内蔵ガラスセラミック配線基板が作製される。   The glass-ceramic wiring board with a built-in coil can be manufactured by forming a coil conductor pattern between ferrite green sheets for the ferrite layer 2 in the above-described method for manufacturing a glass-ceramic wiring board. In the case of a glass-ceramic wiring board with a built-in coil as in the examples shown in FIG. 2 and FIG. 3, wiring patterns are respectively formed above and below a predetermined number of ferrite green sheets for the ferrite layer 2 including those on which coil conductor patterns are formed. A predetermined number of ceramic green sheets for the insulating layer 1 are arranged to produce a laminate, and the laminate is fired to produce a glass-ceramic wiring board with a built-in coil.

コイル導体4となるコイル導体パターンは、フェライト層2用のフェライトグリーンシートの表面にコイル導体4用の導体ペーストをスクリーン印刷法やグラビア印刷法等の印刷法で所定パターンに印刷して形成する。コイル導体4用の導体ペーストには配線導体3用の導体ペーストと同じものを用いればよい。コイル導体4となるコイル導体パターンは、要求されるインダクタンス値やサイズにもよるが、上記のように印刷によって形成する場合は線幅および隣接する外周と内周の導体間距離が0.1mm程度以上であれば容易に形成できる。   The coil conductor pattern to be the coil conductor 4 is formed by printing a conductor paste for the coil conductor 4 on a surface of the ferrite green sheet for the ferrite layer 2 in a predetermined pattern by a printing method such as a screen printing method or a gravure printing method. The conductor paste for the coil conductor 4 may be the same as the conductor paste for the wiring conductor 3. The coil conductor pattern to be the coil conductor 4 depends on the required inductance value and size, but when formed by printing as described above, the line width and the distance between adjacent outer and inner conductors is about 0.1 mm or more. If it is, it can form easily.

焼成雰囲気としては、コイル導体4がAg等の酸化しにくい材料から成る場合は大気中にて行なわれ、Cu等の酸化しやすい材料から成る場合は、窒素雰囲気が用いられ、脱バインダーしやすいように加湿した雰囲気が用いられる。   As the firing atmosphere, when the coil conductor 4 is made of a material that is difficult to oxidize such as Ag, the firing is performed in the air. When the coil conductor 4 is made of a material that is easy to oxidize such as Cu, a nitrogen atmosphere is used so A humidified atmosphere is used.

なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を加えることは何ら差し支えない。例えば、上記の例ではフェライト層2用のフェライトグリーンシートの上下に絶縁層1用のセラミックグリーンシートを配置して積層体を作製し、この積層体を焼成することによりガラスセラミック配線基板を作製する例について説明したが、先にフェライトグリーンシートのみで積層体を作製して焼成した後に、その上下にセラミックグリーンシートを積層して、この積層体を焼成することによってガラスセラミック配線基板を作製してもよい。   In addition, this invention is not limited to the example of the above embodiment, A various change may be added in the range which does not deviate from the summary of this invention. For example, in the above example, a ceramic green sheet for the insulating layer 1 is arranged above and below the ferrite green sheet for the ferrite layer 2 to produce a laminate, and this laminate is fired to produce a glass ceramic wiring board. Although an example was explained, after making and firing a laminate with only a ferrite green sheet, ceramic green sheets were laminated on the top and bottom, and this laminate was fired to produce a glass ceramic wiring board. Also good.

上記の実施の形態の例におけるコイルを内蔵したガラスセラミック配線基板およびその製造方法の実施例を以下に詳細に説明する。   Examples of the glass-ceramic wiring board with a built-in coil and the manufacturing method thereof in the example of the above embodiment will be described in detail below.

まず、ガラス粉末としてSi,Al,ZnおよびMgを主な元素として含むガラス粉末80質量%と、着色顔料として表1の「顔料」の「化学式」欄に示すような遷移金属の酸化物または硫化物4質量%と、フィラー粉末としてフォルステライト(MgSiO)またはガーナイト(ZnAl)の粉末16質量%とを混合し、この絶縁体粉末100質量%に対して、有機バインダーとしてアクリル樹脂を12質量%、可塑剤としてフタル酸系可塑剤を6質量%および溶剤としてトルエンを30質量%の割合で加え、ボールミル法によって混合してスラリーを調製し、このスラリーを用いてドクターブレード法によって厚さ160μmの、絶縁層1となるセラミックグリーンシートを成形した。 First, 80% by mass of glass powder containing Si, Al, Zn and Mg as main elements as glass powder, and oxides or sulfides of transition metals as shown in the “Chemical Formula” column of “Pigment” in Table 1 as color pigments 4% by mass of the product and 16% by mass of forsterite (Mg 2 SiO 4 ) or garnite (ZnAl 2 O 4 ) powder as filler powder are mixed, and 100% by mass of the insulator powder is mixed with acrylic as an organic binder. Add 12% resin by weight, 6% by weight phthalic acid plasticizer as plasticizer and 30% by weight toluene as solvent, mix by ball mill method to prepare slurry, and use this slurry for doctor blade method Thus, a ceramic green sheet to be the insulating layer 1 having a thickness of 160 μm was formed.

この絶縁層1となるセラミックグリーンシートに金型による打ち抜き加工によって、貫通導体用の直径150μmの貫通孔を形成した。この貫通孔に貫通導体ペーストをスクリーン印刷法によって充填し、70℃で30分乾燥した。貫通導体ペーストとしては、Ag粉末100質量部と、焼結助剤としてのガラス粉末10質量部に、アクリル樹脂12質量部と有機溶剤としてのα−テルピネオール2質量部とを加え、攪拌脱泡機により十分に混合した後に3本ロールにて十分に混練したものを用いた。   Through holes with a diameter of 150 μm for through conductors were formed in the ceramic green sheet to be the insulating layer 1 by punching with a mold. This through hole was filled with a through conductor paste by screen printing and dried at 70 ° C. for 30 minutes. As a penetrating conductor paste, 100 parts by mass of Ag powder, 10 parts by mass of glass powder as a sintering aid, 12 parts by mass of acrylic resin and 2 parts by mass of α-terpineol as an organic solvent are added, and a stirring deaerator Then, the mixture was sufficiently kneaded with three rolls after being sufficiently mixed.

次に、このセラミックグリーンシートに導体ペーストをスクリーン印刷法により2mm四方のサイズで20μmの厚みに塗布して、70℃で30分乾燥して配線導体パターンを形成した。   Next, a conductive paste was applied to the ceramic green sheet by a screen printing method to a thickness of 2 μm and a thickness of 20 μm, and dried at 70 ° C. for 30 minutes to form a wiring conductor pattern.

導体ペーストとしては、金属粉末としてAg粉末100質量部に、アクリル樹脂12質量部と有機溶剤としてのα−テルピネオール2質量部とを加え、攪拌脱泡機により十分に混合した後に3本ロールにて十分に混練したものを用いた。   As a conductor paste, 12 parts by mass of acrylic resin and 2 parts by mass of α-terpineol as an organic solvent are added to 100 parts by mass of Ag powder as a metal powder, and after thorough mixing with a stirring deaerator, three rolls are used. A sufficiently kneaded product was used.

次に、FeFe粉末700g,CuO粉末60g,NiO粉末60g,ZnO粉末180gおよび純水4000cmをジルコニアボールとともに容量が7000cmのポットに入れて、ポットを回転させることによるボールミルにて24時間かけて混合した後、乾燥した混合粉末をジルコニアるつぼに入れて大気中730℃で1時間加熱することによって、強磁性フェライト粉末を作製した。このフェライト粉末100質量部に対し、有機バインダーとしてブチラール樹脂を10質量部および有機溶剤としてIPAを45質量部添加し、上記と同様のボールミル法によって混合してスラリーとした。このスラリーを用いてドクターブレード法によって厚さ100μmのフェライトグリーンシートを成形した。 Next, 700 g of FeFe 2 O 4 powder, 60 g of CuO powder, 60 g of NiO powder, 180 g of ZnO powder, and 4000 cm 3 of pure water were put together with zirconia balls in a pot having a capacity of 7000 cm 3 , and the ball mill was rotated by rotating the pot. After mixing over time, the dried mixed powder was placed in a zirconia crucible and heated in the atmosphere at 730 ° C. for 1 hour to produce a ferromagnetic ferrite powder. To 100 parts by mass of the ferrite powder, 10 parts by mass of butyral resin as an organic binder and 45 parts by mass of IPA as an organic solvent were added, and mixed by the same ball mill method to obtain a slurry. Using this slurry, a ferrite green sheet having a thickness of 100 μm was formed by a doctor blade method.

このフェライトグリーンシートに、金型による打ち抜き加工によって貫通導体用の直径150μmの貫通孔を形成した。この貫通孔に、貫通導体ペーストをスクリーン印刷法によって充填し、70℃で30分乾燥して貫通導体となる貫通導体組成物を形成した。貫通導体ペーストとしては、上記と同じものを用いた。   Through holes with a diameter of 150 μm for through conductors were formed in this ferrite green sheet by punching with a mold. This through hole was filled with a through conductor paste by screen printing, and dried at 70 ° C. for 30 minutes to form a through conductor composition to be a through conductor. As the through conductor paste, the same one as described above was used.

続いて、このフェライトグリーンシート8枚にそれぞれ導体ペーストをスクリーン印刷法によって30μmの厚みに塗布し、70℃で30分乾燥して、コイル導体パターンを形成した。導体ペーストとしては、Ag粉末100質量部に、アクリル樹脂10質量部と有機溶剤としてのα−テルピネオール1質量部とを加え、攪拌脱泡機により十分に混合したものを用いた。   Subsequently, a conductor paste was applied to each of the eight ferrite green sheets by a screen printing method to a thickness of 30 μm and dried at 70 ° C. for 30 minutes to form a coil conductor pattern. As the conductive paste, 10 parts by mass of an acrylic resin and 1 part by mass of α-terpineol as an organic solvent were added to 100 parts by mass of Ag powder, and the mixture was sufficiently mixed by a stirring deaerator.

次に、フェライトグリーンシートの間にコイル導体パターンが位置するようにこれらのフェライトグリーンシートを8枚重ねたその上下にそれぞれ2枚の絶縁層1となるセラミックグリーンシートを積み重ねて、20MPaの圧力および55℃の温度で加熱圧着してセラミックグリーンシートが表層に位置する積層体を作製した。   Next, 8 ceramic green sheets, each of which is stacked on top and bottom of each other, are stacked so that the coil conductor pattern is positioned between the ferrite green sheets, and a pressure of 20 MPa is applied. A laminated body in which the ceramic green sheet was positioned on the surface layer was produced by thermocompression bonding at a temperature of 55 ° C.

次に、この積層体を30×35mmの大きさに切断した後、大気中で500℃、3時間の条件で加熱して有機成分を除去した後、大気中で900℃、1時間の条件で焼成することによって、ガラスセラミックスからなる絶縁層の間にフェライト層が設けられたコイル内蔵ガラスセラミック配線基板を作製した。   Next, this laminate was cut into a size of 30 × 35 mm, and then heated in air at 500 ° C. for 3 hours to remove organic components, and then in air at 900 ° C. for 1 hour. By firing, a glass-ceramic wiring board with a built-in coil in which a ferrite layer was provided between insulating layers made of glass ceramics was produced.

このようにして得られた表1および表2に示す実施例1〜25の試料および比較例1〜11の試料をそれぞれ5個ずつ作製して、蛍光探傷液の浸透試験、レッドチェック液の浸透試験、吸水率測定および透過型電子顕微鏡による観察を行なった。   Five samples each of Examples 1 to 25 and Comparative Examples 1 to 11 shown in Table 1 and Table 2 obtained as described above were prepared, and the penetration test of the fluorescent flaw detection liquid and the penetration of the red check liquid were performed. Tests, water absorption measurements, and observation with a transmission electron microscope were performed.

蛍光探傷液の浸透試験においては、ガラスセラミック配線基板を蛍光探傷液に浸漬させ、0.5MPaの圧力をかけた状態で2時間放置し、その後に蛍光探傷液から取り出した後、コイル内蔵ガラスセラミック配線基板の側面を研磨して、蛍光探傷液の絶縁層1とフェライト層2との間への浸透があるかどうかの確認を行なった。浸透があると、絶縁層1とフェライト層2との界面にボイドや隙間が形成されていると判断した。   In the penetration test of the fluorescent flaw detection liquid, the glass ceramic wiring board is immersed in the fluorescent flaw detection liquid, left under a pressure of 0.5 MPa for 2 hours, and then taken out from the fluorescent flaw detection liquid, and then the glass ceramic wiring with a built-in coil. The side surface of the substrate was polished, and it was confirmed whether there was penetration of the fluorescent flaw detection liquid between the insulating layer 1 and the ferrite layer 2. When there was penetration, it was determined that voids or gaps were formed at the interface between the insulating layer 1 and the ferrite layer 2.

レッドチェック液の浸透試験においては、ガラスセラミック配線基板をレッドチェック液に浸漬して10秒間放置し、その後にレッドチェック液から取り出した後、水洗を行なった後にガラスセラミック配線基板内にレッドチェック液の浸透があるかどうかの確認を行なった。なお、レッドチェック液の浸透試験では、浸透があるとガラスセラミック配線基板にボイドが形成されていると判断した。   In the red check solution penetration test, immerse the glass ceramic wiring board in the red check solution and leave it for 10 seconds, then remove it from the red check solution, wash it with water, and then put it in the glass ceramic wiring substrate. It was confirmed whether there was any penetration. In the red check solution penetration test, it was determined that a void was formed on the glass ceramic wiring board when there was penetration.

ガラスセラミック配線基板の吸水率測定においては、ガラスセラミック配線基板を100℃の温水内で1時間放置し、ガラスセラミック配線基板を温水から取り出した後、ガラスセラミック配線基板の質量を測定した。その後、乾燥オーブンでガラスセラミック配線基板を80℃の雰囲気内で1時間乾燥し、ガラスセラミック配線基板の質量を測定した。温水放置後と乾燥後との質量を比較し、その質量差の算出を行なった。質量差が0.1%以上あった場合は、ガラスセラミック配線基板にボイドが形成されていると判断した。   In measuring the water absorption rate of the glass ceramic wiring board, the glass ceramic wiring board was left in hot water at 100 ° C. for 1 hour, taken out of the hot water, and then the mass of the glass ceramic wiring board was measured. Thereafter, the glass ceramic wiring board was dried in an atmosphere of 80 ° C. for 1 hour in a drying oven, and the mass of the glass ceramic wiring board was measured. The masses after being left in warm water and after drying were compared, and the mass difference was calculated. When the mass difference was 0.1% or more, it was determined that a void was formed on the glass ceramic wiring board.

透過型電子顕微鏡観察においては、まず、コイル内蔵ガラスセラミック配線基板を断面方向から透過型電子顕微鏡で観察できるように基板の切断および研磨加工を行なった後、中間層の部分を透過型電子顕微鏡で観察できる状態にした。透過型電子顕微鏡は、JEM−2010F(JEOL製)を用いた。像観察を行ない、中間層の有無の特定を行なった後、中間層が存在したものについては、中間層の部分の回折格子像を観察することにより中間層の結晶構造を同定した。結晶相の同定は、JPCDSカードで行なった。   In observation with a transmission electron microscope, first, after cutting and polishing the substrate so that the glass-ceramic wiring board with a built-in coil can be observed with a transmission electron microscope from the cross-sectional direction, the intermediate layer portion is examined with a transmission electron microscope. It was in a state where it could be observed. As the transmission electron microscope, JEM-2010F (manufactured by JEOL) was used. After observing the image and specifying the presence or absence of the intermediate layer, the crystal structure of the intermediate layer was identified by observing the diffraction grating image of the portion of the intermediate layer where the intermediate layer was present. The crystal phase was identified with a JPCDS card.

蛍光探傷液の浸透試験、レッドチェック液の浸透試験、吸水率測定、および透過型電子顕微鏡による観察の結果を表2に示す。   Table 2 shows the results of the fluorescence flaw detection liquid penetration test, red check liquid penetration test, water absorption measurement, and observation with a transmission electron microscope.

Figure 0005473561
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表2に示すように、フェライト結晶と第1結晶と着色顔料である第2結晶との結晶構造が同一で、かつ、第1結晶と第2結晶との格子定数の差が第2結晶の格子定数の13.3%以内であり、第2結晶とフェライト結晶との格子定数の差が第2結晶の格子定数の11.4%以内である実施例1〜25のそれぞれの5個の試料の全てが、蛍光探傷液およびレッドチェック液の浸透がなく、吸水率が0.1%未満であることが確認された。それに対して、上記実施例が満たしている条件のうち1つでも満たさない比較例1〜11のそれぞれの5個の試料全てが、蛍光探傷液の浸透およびレッドチェック液の浸透があり、吸水率が0.1%以上であることが確認された。なお、表2に示す格子定数の差は、結晶同士の組合せにより変化するので、連続して変化しないものである。また、表2に示す5/5OKは5個の試料全てが蛍光探傷液およびレッドチェック液の浸透がなかったことを示し、5/5NGは5個の試料全てが蛍光探傷液およびレッドチェック液の浸透があったことを示す。   As shown in Table 2, the crystal structure of the ferrite crystal, the first crystal, and the second crystal as the color pigment are the same, and the difference in lattice constant between the first crystal and the second crystal is the lattice of the second crystal. All of the five samples of Examples 1 to 25, which are within 13.3% of the constant and the difference in lattice constant between the second crystal and the ferrite crystal is within 11.4% of the lattice constant of the second crystal, are fluorescent. It was confirmed that there was no penetration of the flaw detection liquid and the red check liquid, and the water absorption was less than 0.1%. On the other hand, all of the five samples of Comparative Examples 1 to 11 that do not satisfy even one of the conditions that are satisfied by the above-described examples have the penetration of the fluorescent flaw detection liquid and the red check liquid, and the water absorption rate. Was confirmed to be 0.1% or more. Note that the difference in lattice constant shown in Table 2 does not change continuously because it changes depending on the combination of crystals. In addition, 5/5 OK shown in Table 2 indicates that all of the five samples did not penetrate the fluorescent flaw detection liquid and the red check liquid, and 5 / 5NG indicates that all the five samples were the fluorescent flaw detection liquid and the red check liquid. Indicates that there was penetration.

以上の結果から、上記の実施の形態の例において説明した、第1結晶と第2結晶とフェライト結晶とが同一の結晶構造であって、第2結晶とフェライト結晶との格子定数の差が13.3%以内で、第2結晶と第1結晶との格子定数の差が第2結晶の格子定数の11.4%以内であるガラスセラミック配線基板は、第1結晶と第2結晶との界面にボイドが発生することを低減できるので、基板強度や絶縁信頼性を保ちつつ、絶縁層を着色したガラスセラミック配線基板とすることができることを確認した。   From the above results, the first crystal, the second crystal, and the ferrite crystal described in the example of the above embodiment have the same crystal structure, and the difference in lattice constant between the second crystal and the ferrite crystal is 13.3. %, And the difference in lattice constant between the second crystal and the first crystal is within 11.4% of the lattice constant of the second crystal, voids are generated at the interface between the first crystal and the second crystal. Therefore, it was confirmed that a glass-ceramic wiring board having a colored insulating layer can be obtained while maintaining the substrate strength and insulation reliability.

1・・・絶縁層
2・・・フェライト層
3・・・配線導体
4・・・コイル導体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Insulating layer 2 ... Ferrite layer 3 ... Wiring conductor 4 ... Coil conductor

Claims (4)

ガラス相および第1結晶を含むガラスを有するガラスセラミックスからなり、遷移金属の酸化物または硫化物からなるスピネル構造の第2結晶を着色顔料として含む複数の絶縁層と、フェライト結晶を有する、前記複数の絶縁層の間に設けられた複数のフェライト層と、表面および内部に形成された配線導体とを備え、前記第1結晶と前記第2結晶と前記フェライト結晶とは同一の結晶構造で、前記第1結晶と前記第2結晶と前記フェライト結晶とは異なる格子定数であって、前記第1結晶と前記第2結晶との格子定数の差が前記第2結晶の格子定数の13.3%以内であるとともに、前記第2結晶と前記フェライト結晶との格子定数の差が前記第2結晶の格子定数の11.4%以内であることを特徴とするガラスセラミック配線基板。 A plurality of insulating layers comprising a glass ceramic having a glass phase and a glass including a first crystal, the insulating layer including a spinel-structured second crystal made of an oxide or sulfide of a transition metal as a color pigment, and the ferrite crystal A plurality of ferrite layers provided between the insulating layers, and wiring conductors formed on the surface and inside, wherein the first crystal, the second crystal, and the ferrite crystal have the same crystal structure , The first crystal, the second crystal, and the ferrite crystal have different lattice constants, and a difference in lattice constant between the first crystal and the second crystal is within 13.3% of the lattice constant of the second crystal. The glass ceramic wiring board is characterized in that a difference in lattice constant between the second crystal and the ferrite crystal is within 11.4% of the lattice constant of the second crystal. 前記第1結晶がMgSiOであり、前記フェライト結晶がFeFeであるとともに、前記第2結晶がFeV,CoCr,MnCoおよびCoFeのいずれか1つであることを特徴とする請求項1記載のガラスセラミック配線基板。 The first crystal is Mg 2 SiO 4 , the ferrite crystal is FeFe 2 O 4 , and the second crystal is any of FeV 2 O 4 , CoCr 2 O 4 , MnCo 2 O 4, and CoFe 2 O 4 . The glass ceramic wiring board according to claim 1, wherein the number is one. 請求項1または請求項2に記載のガラスセラミック配線基板の前記複数のフェライト層の層間にコイル導体が形成されていることを特徴とするコイル内蔵ガラスセラミック配線基板。   A glass-ceramic wiring board with a built-in coil, wherein a coil conductor is formed between the plurality of ferrite layers of the glass-ceramic wiring board according to claim 1. ガラス相および第1結晶を含むガラスを有するガラスセラミックスからなり、遷移金属の酸化物または硫化物からなるスピネル構造の第2結晶を着色顔料として含む複数の絶縁層と、フェライト結晶を有する、前記複数の絶縁層の間に設けられた複数のフェライト層と、表面および内部に形成された配線導体とを備え、前記第1結晶と前記第2結晶と前記フェライト結晶とは同一の結晶構造で、前記第1結晶と前記第2結晶と前記フェライト結晶とは異なる格子定数であって、前記第1結晶と前記第2結晶との格子定数の差が前記第2結晶の格子定数の13.3%以内であるとともに、前記第2結晶と前記フェライト結晶との格子定数の差が前記第2結晶の格子定数の11.4%以内となるガラスセラミック配線基板の製造方法であって、フォルステライトからなる10〜40質量%のフィラーと、SiOを22〜52質量%、Bを2〜12質量%、Alを9〜29質量%、ZnOを9〜29質量%、CaOを1〜9質量%およびMgOを7〜21質量%含み、かつ前記Alに対する前記ZnOのモル比が0.8〜1.2である60〜90質量%のガラスと、FeV,CoCr,MnCoおよびCoFeのいずれか1つからなる2〜8質量%の前記着色顔料とを有する複数のセラミックグリーンシートを準備する第1準備工程と、
FeFeを有するフェライトグリーンシートを準備する第2準備工程と、
前記セラミックグリーンシートと前記フェライトグリーンシートとを、層間に配線導体となる導体パターンを形成するとともに積層してグリーンシート積層体を作製する積層体作製工程と、
前記グリーンシート積層体を焼成する焼成工程とを具備することを特徴とするガラスセラミック配線基板の製造方法。
A plurality of insulating layers comprising a glass ceramic having a glass phase and a glass including a first crystal, the insulating layer including a spinel-structured second crystal made of an oxide or sulfide of a transition metal as a color pigment, and the ferrite crystal A plurality of ferrite layers provided between the insulating layers, and wiring conductors formed on the surface and inside , wherein the first crystal, the second crystal, and the ferrite crystal have the same crystal structure, The first crystal, the second crystal, and the ferrite crystal have different lattice constants, and a difference in lattice constant between the first crystal and the second crystal is within 13.3% of the lattice constant of the second crystal. together, a second crystal and method of manufacturing a glass ceramic wiring board difference in lattice constant is within 11.4% of the lattice constant of the second crystal and the ferrite crystal, forsterite 10 to 40 mass% of a filler consisting of bets, the SiO 2 22-52 mass%, B 2 O 3 2-12 weight%, Al 2 O 3 and 9-29 wt%, the ZnO 9-29 wt% 60 to 90% by mass of glass containing 1 to 9% by mass of CaO and 7 to 21% by mass of MgO, and the molar ratio of ZnO to Al 2 O 3 is 0.8 to 1.2, FeV 2 O 4 , A first preparation step of preparing a plurality of ceramic green sheets having 2 to 8% by mass of the color pigment composed of any one of CoCr 2 O 4 , MnCo 2 O 4 and CoFe 2 O 4 ;
A second preparation step of preparing a ferrite green sheet having FeFe 2 O 4 ;
The ceramic green sheet and the ferrite green sheet are laminated to form a green sheet laminate by forming a conductor pattern to be a wiring conductor between layers and laminating,
A method for producing a glass ceramic wiring board, comprising: a firing step of firing the green sheet laminate.
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